相位对焦图像传感器及其形成方法技术

一种相位对焦图像传感器及其形成方法，图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括相位对焦区，所述半导体衬底具有相对的第一面和第二面；位于半导体衬底相位对焦区内的第一感光结构，所述第一感光结构包括相对的第一表面和第二表面，所述第一感光结构包括吸收层，所述吸收层用于吸收红外光，所述第一感光结构第一表面暴露出所述吸收层；位于半导体衬底相位对焦区第二面表面的第一滤光层，所述第一滤光层通过自然光。所述相位对焦图像传感器的性能得到提高。

【技术实现步骤摘要】
相位对焦图像传感器及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种相位对焦图像传感器及其形成方法。
技术介绍
图像传感器是一种将光信号转化为电信号的半导体器件。目前，CMOS相位对焦图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、数码摄像机、医疗用摄像装置和车用摄像装置等。目前手机拍摄采用的对焦方式主要是反差对焦(contrastdetectionautofocus)和相位对焦(phasedetectautofocus，简称PDAF)。反差对焦的原理是根据焦点处画面的对比度变化，寻找对比度最大时的镜头位置，也就是准确对焦的位置。相位对焦的原理是在感光元件上预留出一些像素点，专门用来进行相位检测，通过像素之间的距离及其变化等来决定对焦的偏移值从而实现准确对焦。反差对焦比较精确，但对焦速度太慢。相比反差对焦，相位对焦不需要镜头的反复移动，对焦行程短了很多，速度快。然而，相位对焦由于需要利用像素点进行相位检测，故此相位对焦对光线强度的要求比较高，在暗光、弱光环境下对焦速度和精度不高，从而导致相位对焦图像传感器的性能不佳。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种相位对焦图像传感器及其形成方法，以提高相位对焦图像传感器的性能。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种相位对焦图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括相位对焦区，所述半导体衬底具有相对的第一面和第二面；位于半导体衬底相位对焦区内的第一感光结构，所述第一感光结构包括相对的第一表面和第二表面，所述第一感光结构包括吸收层，所述吸收层用于吸收红外光，所述第一感光结构第一表面暴露出所述吸收层；位于半导体衬底相位对焦区第二面表面的第一滤光层，所述第一滤光层通过自然光。可选的，所述第一感光结构还包括：第一感光层，所述第一感光结构第二表面暴露出第一感光层，所述第一感光层包括相对的第三面和第四面，所述第一感光层第三面到半导体衬底第一面的距离小于第一感光层第四面到半导体衬底第一面的距离；所述吸收层位于所述第一感光层的第四面表面。可选的，所述半导体衬底第二面暴露出吸收层。可选的，所述吸收层的厚度为200埃～300埃。可选的，所述吸收层的材料包括锗，硫化锌，碲镉汞，硒化锌或聚苯胺等。可选的，所述第一滤光层的材料为透明材料。可选的，所述第一感光结构仅包括吸收层，所述吸收层内具有掺杂离子；所述吸收层的材料包括锗，硫化锌，碲镉汞或硒化锌。可选的，还包括：所述半导体衬底还包括图像捕获区；还包括：位于所述半导体衬底图像捕获区内的第二感光层，所述半导体衬底第一面暴露出第二感光层；位于所述半导体衬底图像捕获区第二面表面的第二滤光层，所述第二滤光层通过单色光。可选的，还包括：位于所述第二滤光层表面的阻挡层。可选的，所述阻挡层包括石英低通滤镜。可选的，还包括：位于所述第一滤光层表面的第一微透镜层；位于所述阻挡层表面的第二微透镜层。可选的，所述相位对焦区包括第一区和第二区，第一区和第二区相邻；所述第一感光结构位于半导体衬底的第一区和第二区内，位于所述半导体衬底第一区和半导体衬底第二区第二面表面的第一滤光层；所述第一微透镜层包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜位于第一区的第一滤光层表面，所述第二透镜位于第二区的第一滤光层表面，所述第三透镜覆盖第一透镜和第二透镜表面。可选的，还包括：设置于第一微透镜层和第二微透镜层上方的对焦马达；设置于对焦马达上方的镜头模组。相应的，本专利技术还提供一种上述任意一种相位对焦图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括相位对焦区，所述半导体衬底具有相对的第一面和第二面；在所述半导体衬底相位对焦区内形成第一感光结构，所述第一感光结构包括相对的第一表面和第二表面，所述第一感光结构包括吸收层，所述吸收层用于吸收红外光，所述第一感光结构第一表面暴露出吸收层；在所述半导体衬底相位对焦区第二面表面形成第一滤光层，所述第一滤光层通过自然光。可选的，所述第一感光结构还包括：第一感光层，所述第一感光结构第二表面暴露出第一感光层，所述第一感光层包括相对的第三面和第四面，所述第一感光层第三面到半导体衬底第一面的距离小于第一感光层第四面到半导体衬底第一面的距离；所述吸收层位于所述第一感光层的第四面表面。可选的，所述半导体衬底第二面暴露出吸收层；所述第一感光结构的形成方法包括：在所述半导体衬底相位对焦区内形成初始第一感光层，所述半导体衬底第一面暴露出初始第一感光层；形成初始第一感光层后，自半导体衬底第二面刻蚀所述半导体衬底相位对焦区或初始第一感光层中的一者或两者，在所述半导体衬底相位对焦区内形成第一凹槽和第一感光层，所述第一感光层包括第三面和第四面，所述第一凹槽暴露出第一感光层第四面；所述吸收层的形成方法包括：形成第一凹槽后，在所述第一凹槽和半导体衬底第二面表面形成初始吸收层，所述初始吸收层填充满所述第一凹槽；平坦化所述初始吸收层，直至暴露出半导体衬底第二面表面，在所述第一凹槽内形成所述吸收层。可选的，所述第一感光结构仅包括吸收层，所述吸收层内具有掺杂离子；所述第一感光结构的形成方法包括：自半导体衬底第一面刻蚀所述半导体衬底相位对焦区，形成第二凹槽；在所述第二凹槽内形成初始第一感光层；自半导体衬底第一面对所述相位对焦区的初始第一感光层进行第一离子注入，以在相位对焦区内形成吸收层，所述第一离子注入的深度大于等于初始第一感光层的厚度。可选的，所述第一感光结构的形成方法包括：自半导体衬底第一面刻蚀所述半导体衬底相位对焦区，形成第二凹槽；在所述第二凹槽内形成初始第一感光层；自半导体衬底第一面，对所述相位对焦区的初始第一感光层进行第二离子注入，以在相位对焦区内形成第一感光层和吸收层，所述第二离子注入的深度小于初始第一感光层的厚度。可选的，其特征在于，所述初始第一感光层的材料包括：锗，硫化锌，碲镉汞或硒化锌。可选的，所述半导体衬底还包括图像捕获区；还包括：在所述半导体衬底图像捕获区内形成第二感光层，所述半导体衬底第一面暴露出第二感光层；在所述半导体衬底图像捕获区第二面表面形成第二滤光层，所述第二滤光层通过单色光；在所述第二滤光层表面形成阻挡层；在所述第一滤光层表面形成第一微透镜层；在所述阻挡层表面形成第二微透镜层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：本专利技术技术方案提供的相位对焦图像传感器中，第一感光结构包括吸收层，所述吸收层用于吸收红外光，增加第一感光结构的进光量，提高第一感光结构的量子转换效率，使得第一感光结构的电子增加，电荷聚集时间较短，逻辑运算器件速度快，提高了相位对焦区在暗光下的对焦速度。同时，第一感光结构的电子增加，所产生的电流较大，逻辑电路运算发生误差的概率降低，则相位对对焦的精度得到提高，提高了相位对焦图像传感器的性能。进一步，所述阻挡层位于第二滤光层表面，能阻挡特定的光线进入到第二感光层，减小对图像捕获区的图像质量的影响，从而提高图像传感器的性能。进一步，所述阻挡层为石英低通滤镜，能阻挡红外光进入到第二感光层，减小红外光对图像捕获区的串扰，提高了图像传感器的性能。进一步，所述吸收层的材料为硫化锌或锗化锌，所述硫化锌或锗化锌能吸收红外光，在所述相位对焦区内形成红外吸收区。所述红外吸收区能吸收红外光，增加了第一感光结构的进光量，提高了第一感光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相位对焦图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括相位对焦区，所述半导体衬底具有相对的第一面和第二面；位于半导体衬底相位对焦区内的第一感光结构，所述第一感光结构包括相对的第一表面和第二表面，所述第一感光结构包括吸收层，所述吸收层用于吸收红外光，所述第一感光结构第一表面暴露出所述吸收层；位于半导体衬底相位对焦区第二面表面的第一滤光层，所述第一滤光层通过自然光。

【技术特征摘要】
1.一种相位对焦图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括相位对焦区，所述半导体衬底具有相对的第一面和第二面；位于半导体衬底相位对焦区内的第一感光结构，所述第一感光结构包括相对的第一表面和第二表面，所述第一感光结构包括吸收层，所述吸收层用于吸收红外光，所述第一感光结构第一表面暴露出所述吸收层；位于半导体衬底相位对焦区第二面表面的第一滤光层，所述第一滤光层通过自然光。2.根据权利要求1所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述第一感光结构还包括：第一感光层，所述第一感光结构第二表面暴露出第一感光层，所述第一感光层包括相对的第三面和第四面，所述第一感光结构第三面到半导体衬底第一面的距离小于第一感光层第四面到半导体衬底第一面的距离；所述吸收层位于所述第一感光层的第四面表面。3.根据权利要求1或2所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述半导体衬底第二面暴露出吸收层。4.根据权利要求3所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述吸收层的厚度为200埃～300埃。5.根据权利要求3所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述吸收层的材料包括锗，硫化锌，碲镉汞，硒化锌或聚苯胺等。6.根据权利要求1所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述第一滤光层的材料为透明材料。7.根据权利要求1所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述第一感光结构仅包括吸收层，所述吸收层内具有掺杂离子；所述吸收层的材料包括锗，硫化锌，碲镉汞或硒化锌。8.根据权利要求1所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，还包括：所述半导体衬底还包括图像捕获区；位于所述半导体衬底图像捕获区内的第二感光层，所述半导体衬底第一面暴露出第二感光层；位于所述半导体衬底图像捕获区第二面表面的第二滤光层，所述第二滤光层通过单色光。9.根据权利要求8所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，还包括：位于所述第二滤光层表面的阻挡层。10.根据权利要求9所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述阻挡层包括石英低通滤镜。11.根据权利要求9所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，还包括：位于所述第一滤光层表面的第一微透镜层；位于所述阻挡层表面的第二微透镜层。12.根据权利要求11所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述相位对焦区包括第一区和第二区，第一区和第二区相邻；所述第一感光结构位于半导体衬底的第一区和第二区内，位于所述半导体衬底第一区和半导体衬底第二区的第二面表面的第一滤光层；所述第一微透镜层包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜位于第一区的第一滤光层表面，所述第二透镜位于第二区的第一滤光层表面，所述第三透镜覆盖第一透镜和第二透镜表面。13.根据权利要求11所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，还包括：设置于第一微透镜层和第二微透镜层上方的对焦马达；设置于对焦马达上方的镜头模组。14.一种如权利要求1至13任一项所述的相位对焦图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括相位对焦区，所述半导体衬底具有相对的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东亮，陈世杰，黄晓橹，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32